Цифровая фильтрация и сглаживание
Цель: Изучить тему «Цифровая фильтрация и сглаживание» и закрепить её практическими заданиями и самопроверкой.
2 акад. часа чтение и разбор теории, решение задач, работа со схемой или виртуальным стендом и проверка понимания.
Основной материал
После ADC фильтр реализуется математически. Самый простой вариант - moving average: среднее нескольких последних отсчетов. Он уменьшает случайный шум, но добавляет задержку. Exponential smoothing дает больший вес новым данным и реализуется компактно.
Фильтр и реальный процесс
Нельзя выбирать фильтр только по тому, насколько «красивым» становится тренд. Если оператор должен видеть быстрый рост давления, слишком длинное усреднение скрывает реальное событие. В защитных функциях временные задержки особенно критичны.
Практическая работа
Возьмите значения 10,0; 10,2; 9,8; 10,1; 10,0. Рассчитайте moving average по пяти точкам. Затем объясните, что произойдет, если после этого реальное давление мгновенно вырастет до 15 bar, но окно усреднения равно 60 s.
Самопроверка
• Что делает moving average?
• Как фильтр влияет на delay?
• Почему красивый график не всегда означает правильный фильтр?
• Где задержка особенно опасна?
• Чем digital filtering отличается от anti-alias filtering?
Что нужно запомнить
- Самый простой вариант - moving average: среднее нескольких последних отсчетов.
- Exponential smoothing дает больший вес новым данным и реализуется компактно.
- Нельзя выбирать фильтр только по тому, насколько «красивым» становится тренд.
- Если оператор должен видеть быстрый рост давления, слишком длинное усреднение скрывает реальное событие.
- В защитных функциях временные задержки особенно критичны.